聚焦超声换能器结构的学习记录
学习目的:为了对换能器的材料、结构、特性进行学习,对换能器的制造进行更加深入的了解和学习进行学习的记录,同时也为了督促自己可以认真的在工作之余保持学习的热情.
主要了解PZT(钴钛酸铅)和1-3型压电复合材料这两种换能器的结构和制造工艺。其中换能器的结构主要可以分为外壳、匹配层、压电陶瓷换能器片、背衬和引出线缆等五个部分其中今天主要进行了解匹配层、压电陶瓷换能器片和背衬这三个主要的部分。
通过对相关文献的了解,我的总结就是对于治疗相关,聚焦超声换能器而言,在不考虑形状可尺寸的条件或者是固定的情况下,主要是考虑工作频率、工作带宽以及尽可能高的电声转换效率以及耐压范围。通常治疗换能器都是经过中间一个耦合介质然后最后作用与人体的不同部分,不过治疗人体时由于深度和病灶等问题就需要考虑工作频率和驱动电压的大小。这个是后话,后续在讨论,这里只进行总结换能器的结构和材料以及特性。
由于利用压电陶瓷(统称)的压电效应和逆压电效应来进行设计主动和被动换能器,治疗换能器属于主动性,就是通过施加一定频率的脉冲波,使其发生逆压电效应就是开始振动,然后产生声波,其中要选择的材料就是(PZT和1-3型压电复合材料)两种东西,但是由于治疗的需要,要对换能器片经过切割打磨后使得其中的施加电压(具有方向和大小)和振动方向垂直后,换能器的介电常数、压电常数、几点耦合系数、机械品质因素就确定了。
当完成这一步后,就要考虑下一步的步骤。
如何高效产生声波,考虑:产生声波、高效。
而且换能器片应该是两边都会振动,就需要利用匹配层和背衬使其形成一种夹心的结构。
前端的匹配层实现高效产生声波、背衬实现高效的吸收声波,减少脉冲持续时间(应该是减少振荡衰减过程)。
通常由于换能器片的声阻抗为35MRayl(雷尔) 人体或者水 1.5MRayl
实现这两者的可以完美过度就是匹配层的作用,因为声波穿过介质会有:反射和透射,这两种会因为两种介质的声阻抗而发生变化。具体是如何变化的、以及匹配层是如何设计的明天继续进行学习